分类:长度

来自Big Physics
Xiangcao讨论 | 贡献2023年11月30日 (四) 15:32的版本
(差异) ←上一版本 | 最后版本 (差异) | 下一版本→ (差异)


定义和含义

长度,指的是,用于衡量一条线长短的量,是物体从一端到另一端的距离

它是常用于一维的空间测量,通常用来描述线段的长短。

层次标注

在这里,它属于第二层知识,即学科概念。

辅助理解的解释

当你用尺子量一张桌子有多长时,你实际上是在测量桌子的长度。

当你听到"天安门前的长安大街有3.8千米"时,这里的"3.8千米"就是描述长安大街的长度。

在数学中,长度是描述物体的一个典型的参数,经常与其他概念,例如面积体积,相结合,帮助我们更好的来描述一个物体。

长度的测量

以下内容摘自《小学数学这样》[1]: 学生尺的最小刻度通常是毫米,总长度是几分米呢?这是与米尺和学生尺的作用分不开的。一般来说,米尺用来测量身高、柜子长度等长度差不多就是几个米的东西。对于测量它们来说,结果上有几个毫米的不准确是无所谓的。当然,有的时候裁缝和木匠用的米尺的最小刻度是毫米。这是因为在这些工作的某些场合,我们需要测量几米的东西并且准确率要达到毫米的量级。对于学生来说,大多数时候测量的东西、画的线是书本的大小,也就是几个分米的量级。这个时候,有可能误差几个毫米也是能够看出来或者影响将来的计算结果的。同时,我们也发现,这个时候我们不太关心毫米以下的不准确程度。因此,尺子的典型用途决定了其最小刻度和总长度。

米尺的读数

(图片来源于《小学数学这样学》[1])

既然它们是不同的,我们也是不一定就需要更高的最小刻度的,那么,在我们用不同的尺子来做测量的时候,我们的测量结果要如何才能反映这个尺子的最小刻度呢?我们需要把测量得到的结果写成三个部分:

[math]\displaystyle{ L=a . b \pm 0 . c(\text { 最小单位 }) }[/math]

其中的"[math]\displaystyle{ . }[/math]"是小数点。第一部分 [math]\displaystyle{ a . b }[/math] 是测量得到的值, 第二部分 [math]\displaystyle{ 0 . c }[/math]误差,第三部分是单位。其中, [math]\displaystyle{ a }[/math] 来自于米尺上的被测量物体占据的能够直接看出来的最小刻度的数量, [math]\displaystyle{ b }[/math] 是估计值, [math]\displaystyle{ c }[/math] 是估计的准确程度。例如, 在右图中, [math]\displaystyle{ a=2 }[/math], [math]\displaystyle{ b }[/math] 差不多可以估计成 [math]\displaystyle{ 2 }[/math][math]\displaystyle{ 0 . c }[/math] 部分为了保险, 我们假设一般来说, 读数的人不会把到底靠近刻度 [math]\displaystyle{ 5 }[/math] 还是刻度 [math]\displaystyle{ 6 }[/math] 搞错。也就是说, 我们给它定成 [math]\displaystyle{ 0.5 }[/math] 。于是, 对于图中的木块, 我们得到读数

[math]\displaystyle{ L=2.2 \pm 0.5 \text { (厘米) } }[/math]

实际上, 除了估计误差, 我们还有其他的误差来源。例如, 尺子不一定是完全放平的, 被测量的物体的边界也不一定是完全直的, 温度、湿度可能也会对尺子和被测量物体有影响。对于这些偶然误差, 实际上, 我们是可以通过多次测量来改进的。也就是我们希望很多次的独立测量中, 某些因素可以相互抵消。不过, 在这里, 我们暂时只讨论单次测量的估计误差,不管偶然误差和多次测量。整数部分、估计部分、误差和单位, 是一个测量记录的必要的重要的内容。得到以最小单位的形式、记录的、表达式之后,我们还可以改成其他的单位。这就是单位换算。注意单位换算不改变哪一个是估计部分 (记录的最后一位), 哪一个是误差 (加减号 [math]\displaystyle{ \pm }[/math] 之后的部分)。

  1. 1.0 1.1 吴金闪,《小数数学这样学》,浙江人民出版社,2023, http://www.systemsci.org/jinshanw/books

子分类

本分类有以下2个子分类,共有2个子分类。